硫酸銅。 銅。 銅線接続
酸化銅(||)と硫酸の反応
無機物質の種類
この授業は、酸化銅(II)と硫酸の反応の性質を学ぶ実践的な授業です。 この反応の結果として得られる物質は幅広い用途に使用されます。
化学反応 -それはプロセスです , ある物質から、組成や構造、特性において元の物質とは異なる他の物質が得られるもの .
酸化銅の加熱（Ⅱ) 硫酸溶液中
の一つ 一般的なプロパティ酸は金属酸化物との相互作用です。 このような反応の結果として、塩と水が形成されます。
塩は金属原子と酸残基からなる物質です。
金属酸化物と酸の相互作用の例は、酸化銅(II)と硫酸溶液との反応です。 この相互作用を開始するには、物質を加熱する必要があります。
実験を行うときは、酸の取り扱い規則を覚えておくだけでなく、試験管内の物質を加熱するときの安全規則にも従う必要があります。 .
実験の実施
黒色の酸化銅粉末CuOを試験管に入れます。 希硫酸を少し加えます。 反応を開始するには、物質を接触させるだけでは十分ではありません。 溶液を沸騰させずに、物質の入った試験管を軽く加熱します。 反応の結果、黒色の酸化銅粉末が徐々に消失し、溶液が形成されます。 青色。 米。 1.
米。 1. 溶液の形成 硫酸銅
この反応の方程式は次のとおりです。
CuO + H 2 SO 4 = CuSO 4 + H 2 O
この反応は、2 つの複雑な物質が交換された結果生じるため、代謝反応を指します。 コンポーネント 2 つの新しい複合物質が形成されます。
交換反応とは、2 つの複合物質間の反応であり、その結果、それらの構成部分が交換され、2 つの新しい複合物質が形成されます。
硫酸銅(II)溶液は青色です。 硫酸銅の結晶水和物 CuSO 4 H 2 O には硫酸銅という歴史的な名前があります。
硫酸銅などの可溶性銅化合物は有毒です。 しかし、微量では銅は次のようなものです 化学元素細胞内の化学プロセスを刺激するため、植物や動物の正常な発育に必要です。
すでに述べたように、反応中に得られる硫酸銅(II)は塩の部類に属します。 すべての塩は結晶性固体です。 反応により塩溶液が生成されたことをどのように証明しますか?
これを行うには、2 つの方法を使用できます。
まず、 得られた溶液をスライドガラスに数滴置き、加熱します。 水分が蒸発すると塩の結晶がガラスの上に残ります。
第二に、 拡大装置、つまり顕微鏡を使用できます。 得られた溶液をスライドガラスに一滴落として顕微鏡で観察すると、硫酸銅の結晶が見えます。 米。 2.
米。 2. 顕微鏡で見た硫酸銅の結晶
硫酸銅 (II) は最も重要な銅塩であり、多くの場合、他の化合物を製造するための出発物質として機能します。
1.無水硫酸銅 白湿度の指標として使用でき、研究室でエタノールやその他の物質を乾燥させるために使用されます。
2. 最大数量直接適用された CuSO 4 は、害虫駆除に費やされます。 農業、 構成されている ボルドー混合物と ライムミルク- 真菌性疾患やブドウのアブラムシから。
3. 硫酸銅は、土壌中の銅欠乏を補充するための微細肥料としても使用されます。 泥炭湿原での使用をお勧めします。
4. 建設では、硫酸銅 (II) の水溶液を使用して、漏れの影響を中和し、錆びの汚れを除去し、またレンガ、コンクリート、および漆喰の表面から塩の分泌物 (「白華」) を除去します。 木材の腐朽を防ぐ手段としても。
5. ミネラルペイントの製造にも使用されます。
6. 食品業界では、硫酸銅 (II) はコード E519 (防腐剤として) の食品添加物として登録されています。
レッスンをまとめると
酸化銅(II)と硫酸の反応の特徴を学ぶ実践的な授業でした。 この反応の結果として得られる物質は幅広い用途に使用されます。
参考文献
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天然の銅は稀であり、銅は主に硫化物の形で地殻中に存在します。 銅砂岩と頁岩は 1 つの特定の鉱石を表すものではなく、いくつかの異なる銅鉱石が均等に分布している瀝青泥灰土 (泥灰土は粘土と炭酸塩の混合組成の堆積岩) です。 自然界では、銅は主に次の鉱物で代表されます。
Cu 2 O - 赤銅鉱、赤色銅鉱石。
Cu 2 CO 3 (OH) 2 - マラカイト;
2CuСО 3 ·Cu(OH) 2 - アズライト;
Cu 2 S - 黄銅鉱、銅の光沢。
(CuFe)S 2 - 黄銅鉱、銅黄鉄鉱。
(Cu 3 Fe)S 3 - 褐鉄鉱、着色された銅黄鉄鉱。
CuS - コベリン。
銅は植物にとって必須の微量元素です。 軟体動物の血液を着色する物質は、有機銅化合物ヘモシアニンです。
銅の入手。
1.コークスによる酸化鉱石の還元。
2. 硫化鉱石から。 冶金プロセスは次のとおりです。 硫化鉱石はシャフト炉で製錬され、銅マットな Cu 2 S、FeS およびその他の硫化物 (NiS、Ag 2 S など) になります。 そこから粗銅が製造されます。
Cu 2 S + O 2 = 2Cu + SO 2
このプロセスは、コンバーター内で羽口に空気を吹き込むことによって実行されます。 SO 2 排ガスは硫酸の製造に供給されます。 粗銅を酸化雰囲気中で溶解することにより、ほとんどの技術的目的に適した精製銅が得られます。 特に純粋な金属を得るために、電解法を使用して精製が行われます（副生成物として銀、セレン、硫酸ニッケルなどが生成されます）。
3. 亜鉛、鉄、またはアルミニウムを使用して塩溶液から銅を還元すると (写真を参照)、次のような粉末銅 (赤色) が得られます。
3CuSO 4 + 2Al = 3Cu + Al 2 (SO 4) 3;
3Cu 2+ + 2Al 0 = 3Cu 0 + 2Al 3+
浮遊。 鉱石は、金属を製錬する前に、廃岩から分離されます。これが鉱石選鉱のプロセスです。 最も効果的な鉱石濃縮は浮遊選鉱によって達成されます。
浮選（浮選濃縮）混合物の成分の異なる湿潤性に基づいて、細かく粉砕された物質の混合物を分離する方法です。 鉱石や廃岩などの分離対象の混合物は、浮選試薬（コレクター（コレクター）と発泡剤）を含む水中で撹拌されます。 コレクタは、混合物の成分の 1 つ (ほとんどの場合、鉱物粒子) の表面に吸着され、それによって疎水性になります。 懸濁液に空気を吹き込むと泡が形成され、その中に疎水性になった成分（有用な鉱物）が集められ、混合物の他の成分（廃岩）が反応器の底に堆積します。 ザンテートは捕集剤として使用され、界面活性剤は発泡剤として使用されます。
銅の物理的性質。
赤みがかった黄色の光沢のある金属。
20℃における銅金属の密度は 8.95 g/cm 3 です。 融点：1080℃。
銅は立方体の面心格子、空間群 F m3m、a = 0.36150 nm、Z = 4Å を形成します。
銅は、熱伝導性と電気伝導性の点で（銀に次ぐ）2番目の金属です（優れた特性を持っています）。 温度係数抵抗値0.4%/℃）。 20℃における銅の電気伝導率は55.5～58MS/mです。
銅には 63 Cu と 65 Cu の 2 つの安定同位体と、いくつかの放射性同位体があります。 これらの中で最も長寿命の 64 Cu は、半減期が 12.7 時間で、生成物が異なる 2 つの減衰モードがあります。
機械的特性の観点から見ると、銅はかなり柔らかく展性のある金属です。 鍛造後は硬くなり、硬化（加熱急冷）後は軟らかくなります。 良好な鋳造特性を持っています。 銅イオンが炎を着色 緑色.
銅の化学的性質。
20°C で湿気や二酸化炭素が存在しない場合、銅は空気中の酸素と反応しません。 銅を空気中で焼成すると、銅の表面に脆い黒色の酸化銅(II)膜が形成されます。 水分、二酸化炭素、その他の空気成分が存在すると、時間の経過とともに、銅およびその合金でできた製品の表面に、最初は茶色から黒色（酸化銅および硫化銅）の皮膜（イタリア風緑青）が形成されます。長期間の保管が可能 湿った土たとえば、 が形成されます。
銅は電気的に陽性（貴）金属であり、電気化学的な一連の電圧では水素の後に来るため、酸化性の酸を使用するか、酸素、過酸化水素、またはその他の酸化剤の存在下でのみ溶液に移行します。
Cu + HCl ≠ ; Cu + 2HCl + O 2 = CuCl 2 + 2H 2 O;
Cu + 2HCl + H 2 O 2 = CuCl 2 + 2H 2 O
6Cu + 12HCl + KClO 3 = 6H + 2KCl + 3H 2 O
温度と条件に応じて空気中の酸素と反応します。
4Cu + O 2 = 2Cu 2 O (酸素欠乏、200℃)
2Cu + O 2 = 2CuO (過剰酸素、400°C)
硫酸あり銅が反応して形成される さまざまな製品、条件に応じて:
冷濃硫酸
Cu + H 2 SO 4 = CuO + SO 2 + H 2 O
濃熱硫酸
Cu + 2H 2 SO 4 = CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O
無水硫酸 200℃
2Cu + 2H 2 SO 4 = Cu 2 SO 4 + SO 2 + 2H 2 O
希硫酸を大気中の酸素の存在下で加熱する
2Cu + 2H 2 SO 4 + O 2 = 2CuSO 4 + 2H 2 O
希硫酸 冷水
Cu + H 2 SO 4 ≠
硝酸あり、銅は反応して亜硝酸ガスの混合物を形成します。 硝酸の濃度に応じて、ガス状生成物の混合物は以下によって支配されます。
濃硝酸
Cu + 4HNO 3 = Cu(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O
希硝酸
3Cu + 8HNO 3 = 3Cu(NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O
銅は酸素の存在下でアンモニア水溶液に溶解し、アンモニアを形成します。
2Cu + NH 3 H 2 O + O 2 → (OH) 2 ↔ (OH) 2
銅（粉末）は、塩素、臭素（エーテル中）および硫黄（液体二硫化炭素中で）と反応します。 室温または 300°C に加熱した場合):
Cu + Cl 2 = CuCl 2; Cu + Br 2 = CuBr 2; Cu + S = CuS
銅は非金属酸化物と反応します (温度 500 ～ 800°C)。
4Cu + SO 2 = Cu 2 S + 2CuO; 2Cu + 2NO = 2CuO + N 2 ; 4Cu + 2NO2 = 4CuO + N2
銅はシアン化カリウムと反応して、ジシアノ銅酸カリウム(I)を形成します。
2Cu + 4KCN + 2H 2 O = 2K + 2KOH + H 2
銅は溶液に入り、Fe 3+ および Cu 2+ イオンと反応します。
Cu + 2Fe 3+ = Cu 2+ + 2Fe 2+ ; Cu + Cu 2+ = 2Cu +
銅の応用。
銅は、電気工学の導体として、ラジエーターや熱交換器の冷却パイプの製造用、アセチレンの重合における触媒として、および銀と金をベースにした宝飾品合金への添加剤として使用されます。 銅化合物は、抗菌性の表面、自己触媒金属化の触媒、銅めっき、真鍮めっきの作成に使用され、またさまざまな機構の部品の製造において合金の形で使用されます。
銅ベースの合金。
真鍮 - 銅と亜鉛をベースにした合金で、60％から90％が銅、残りが亜鉛と不純物で、銅含有量が約80％ - トンパック合金。
青銅 - 銅と 1 つ以上の他の金属が含まれています。 添加剤に応じて、錫青銅（錫10％まで）、アルミニウム青銅（アルミニウム11％まで）、鉛青銅（鉛8～25％、錫5～10％）、ベリリウム青銅（錫10％まで）に区別されます。ベリリウムが 5% まで）、マンガンおよびシリコン青銅にも、「リン青銅」があります。これは、リンによって脱酸された青銅で、リンの含有量が 0.5% 以下です。 ブロンズグレード BrOF10-1 (錫 10%、リン 1%)。
鋳造青銅 - Cu + 最大 11% の Sn および最大 5% の Zn。
ニッケルシルバー - 45-67% Cu + 12-45 Zn + 10-26% Ni;
硬はんだ - Cu + 1 ～ 70% Ag は 600 ～ 1000°C の温度範囲で溶解します。
Devard 合金 - 50% Cu + 45% Al + 5% Zn は、実験室で還元剤として使用されます。
抵抗合金 (電気抵抗は温度にほぼ依存しません): マンガニン - 82-84% Cu、12-15% Mn + 2-4% Ni。 コンスタンタン - 57% Cu + 41% Ni + 1% Fe + 1% Mn; ニッケル - 56%Cu + 31% Ni + 13% Zn。
銅(I)化合物。
空気中の銅 (I) 化合物は、ほとんどの場合、銅 (II) 化合物に変化します。 以下は安定です: シアン化銅 (I) CuCN。 チオシアン酸銅(I) CuSCN; ヨウ化銅(I)CuI; 硫化銅（Ｉ）Ｃｕ ２ Ｓ； 酸化銅(I) Cu 2 O。
酸化銅(I) Cu 2 O
粉末は赤色で、アルデヒドが検出されるとフェルリング液から沈殿します。 以前は整流器の製造に使用されていました 電流、今日ではガラスとエナメルの着色にのみ使用されます。
塩化銅(I) CuCl
白色の粉末で、水に溶けません。
有機銅 (I) 化合物の中で最もよく知られているのは、銅 (I) アセチリド Cu-C≡C-Cu です。
銅(II)化合物。
銅(II)塩の結晶水和物(アクア錯体)は通常、青または緑に着色され、無水塩は白、酸化物と硫化物は黒です。 銅(II)カチオンを含む溶液から、鉄と亜鉛は銅を赤茶色の粉末の形で沈殿させます。 アンモニア水は、銅 (II) 塩の溶液をテトラアンミン銅 (II) 2+ カチオンの特徴である濃い青色に着色します。
硫酸銅(II) CuSO 4 白色結晶。 結晶性水和物 CuSO 4 ・5H 2 O - 青色の結晶で、水によく溶けます。 加熱すると、無水硫酸銅(II)が分解し始める前に水が分解されます。 無水硫酸銅 (II) は、（微量であっても）水にさらされると再び青色に変わり、アルコールなどに含まれる水を検出するために使用されます。 CuSO 4 ・5H 2 O - 硫酸銅。ブドウのアブラムシに対する植物保護剤 (石灰乳と混合) として使用されます。 また、銅めっきや電解浴の成分としても機能します。 整数部アセテート繊維の製造における紡糸溶液。
水酸化銅 (II) Cu(OH) 2 は、アルカリを添加したり加熱すると (たとえ常温であっても)、Cu 2+ 溶液から青色の綿状沈殿物の形で沈殿します。 温水)、すぐに黒色の酸化銅(II)に分解します。
硝酸銅(II) Cu(NO 3) 2 ・3H 2 O は、銅製品の作成に使用されます。
ヒドロキソ酢酸銅 (II) は、銅塗料 (緑青として知られる混合物) を製造するための原料です。 炭酸銅(II)、オルトリン酸銅、亜ヒ酸銅(後者は、酢酸イオンを含むいわゆるシュヴァインフルトグリーンに最も多く含まれる)は、交換反応の結果として水溶液から青色または緑色の沈殿物の形で沈殿します。
検出。
銅化合物が炎を着色します ガスバーナー特に塩酸で濡らした後は、濃い青色または緑色になります。 銅(II)塩はアンモニア水を濃い青色に着色します。
2 番目のグループ、つまり二次サブグループに位置します。 周期表メンデレーエフは遷移金属です。 シリアルナンバー元素 - 30、質量 - 65.37。 電子構成原子の外層は 4s2 です。 唯一かつ定数は「+2」です。 遷移金属は、異なる配位数を持つ錯化剤として作用する錯化合物の形成を特徴としています。 これは亜鉛にも当てはまります。 質量数が 64 ～ 70 の自然界で安定な同位体は 5 つあります。さらに、65Zn 同位体は放射性であり、その半減期は 244 日です。
亜鉛は銀青色の金属で、空気にさらされるとすぐに保護酸化膜で覆われ、輝きが見えなくなります。 酸化膜が除去されると、亜鉛は金属の特性である輝きと特有の明るい輝きを示します。 自然界では、亜鉛は多くの鉱物や鉱石に含まれています。 最も一般的なもの: クレオフェン、閃亜鉛鉱 (閃亜鉛鉱)、ウルツ鉱、マルマタイト、カラミン、スミソナイト、ウィレマイト、ジンカイト、フランクリン鉱。
スミソナイト
混合鉱石の一部として、亜鉛は常にその仲間であるタリウム、ゲルマニウム、インジウム、ガリウム、カドミウムと出会います。 地殻には 0.0076% の亜鉛が含まれており、この金属は 0.07 mg/l 含まれています。 海水塩の形で。 単体の亜鉛の化学式は Zn であり、化学結合は金属です。 亜鉛は六方晶系の緻密な結晶格子を持っています。
亜鉛の物理的および化学的性質
亜鉛の融点は420℃です。 で 通常の状態それは脆い金属です。 亜鉛は100～150℃に加熱すると展性や延性が増し、金属から線材を製造したり箔を圧延したりすることが可能になります。 亜鉛の沸点は906℃です。 この金属は優れた導体です。 200 °C を超えると、亜鉛は容易に粉砕されて灰色の粉末になり、可塑性を失います。 金属は優れた熱伝導性と熱容量を持っています。 記載されている物理パラメータにより、他の元素との化合物に亜鉛を使用することが可能になります。 真鍮は最もよく知られている亜鉛合金です。
金管楽器
通常の状態では、亜鉛の表面は瞬時に鈍い灰白色のコーティングの形で酸化物で覆われます。 これは、空気中の酸素が純粋な物質を酸化するという事実によって形成されます。 単体の亜鉛は、カルコゲン、ハロゲン、酸素、アルカリ、酸、アンモニウム（その塩）などと反応します。 亜鉛は窒素、水素、ホウ素、炭素、ケイ素と相互作用しません。 化学的に純粋な亜鉛は、酸やアルカリの溶液とは反応しません。 - この金属は両性であり、アルカリと反応すると複雑な化合物、つまりヒドロキシネートを形成します。 クリックして、亜鉛の特性を研究するためのどのような実験が家庭で実行できるかを確認してください。
硫酸と亜鉛の反応と水素の生成
希硫酸と亜鉛の反応は、水素を製造するための主な実験室方法です。 このために、純粋な粒状（粒状）亜鉛またはスクラップおよび削りくずの形の工業用亜鉛が使用されます。
非常に純粋な亜鉛と硫酸を使用すると、特に反応の開始時に水素がゆっくりと放出されます。 そのため、希釈後に冷えた溶液に少量の硫酸銅溶液を加えることがあります。 亜鉛の表面に析出した銅金属が反応を促進します。 酸を希釈して水素を生成する最適な方法は、密度 1.19 の濃硫酸を水で 1:1 の比率で希釈することです。
濃硫酸と亜鉛の反応
濃硫酸では、酸化剤は水素カチオンではなく、より強力な酸化剤である硫酸イオンです。 希硫酸中では水和力が強く、その結果として移動度が低いため、酸化剤としては現れません。
濃硫酸が亜鉛とどのように反応するかは、温度と濃度によって異なります。 反応式:
Zn + 2H₂SO₄ = ZnSO₄ + SO₂ + 2H₂O
3Zn + 4H2SO4 = 3ZnSO4 + S + 4H2O
4Zn + 5H2SO4 = 4ZnSO4 + H2S + 4H2O
濃硫酸は、硫黄の酸化状態 (S⁺⁶) により強力な酸化剤です。 活性の低い金属、つまり水素の前後の金属とも相互作用し、希酸とは異なり、これらの反応中に水素を放出することはありません。 濃硫酸と金属の反応では、塩、水、硫黄還元生成物の 3 つの生成物が常に形成されます。 濃硫酸は非常に強力な酸化剤であるため、一部の非金属（石炭、硫黄、リン）さえも酸化します。